管道承压能力分析(膨胀爆裂)

管道在生活中随处可见,水管、燃气管道、空调管道、液压油管等。在设计管道产品时,需要考虑它能承受的最大压力。如果管道的强度不足,出现膨胀甚至爆裂,可能会带来危险。

PipeBurst_demo.png 管道产品膨胀爆裂

采用Abaqus CAE仿真,可以模拟管道压力增加,直到爆裂失效的过程。

本案例的管道模型如下:
管子采用2D单元,设置材料失效,当拉伸应变超过0.3时,删除单元。
管子内的水采用SPH连续粒子单元,密度1000kg/m3,材料波速1500m/s。

PipeBurst_mesh.jpg 管道产品膨胀爆裂仿真网格划分

仿真过程中,监测到的压力曲线如下图所示。当压力达到4.5MPa左右,开始出现明显的波动,随后骤降到零(此时管子已经破裂,可以停止计算)。管子能承受的最大压力大约是4.0MPa。

PipeBurst_pressure.png 管道产品膨胀爆裂压力极限压力

仿真动画如下:

PipeBurst_simulation.gif 管道产品膨胀爆裂仿真动画